摘要
印度河上游(UIB，upperIndusriverbasin)素有“巴基斯坦水塔”的美誉，地跨兴都库什-喀喇昆仑-西喜马拉雅山系(HKKH，HinduKush-Karakoram-WesternHimalaya)，受西风环流与南亚季风的共同作用，年内降水呈“双峰模态”，发育世界上最大的中纬度山地冰川群。1990s以来，与青藏高原(TP，TibetanPlateau)冰川普遍负平衡相异，喀喇昆仑冰川保持稳定，形成颇具争议的“喀喇昆仑冰川异常(KarakoramAnomaly)”这一科学议题。UIB流域的冰川储量及其变化的空间异质性受到前所未有的关注，有效表达流域内真实冰川变化的长时序研究仍有欠缺，集成3S(遥感(RS，RemoteSensoring)、地理信息系统(GIS，GeographicInformationSystem)与全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem))与物理模型使得大区域尺度的冰川研究更加富有前瞻性。本文基于探地雷达测厚(GPR,GroundPenetratingRadar)、GlabTop2(GlacierBedTopographyModelVersion2)冰厚模型、陆地资源卫星(LandsatMSS/TM/ETM+)、KH-9Hexagon、SRTM-CDEM等多源遥感数据研究UIB流域的冰储量、冰川面积变化(ΔA，GlacierAreaChange)、冰面高程变化（dh，IceElevationChange）、冰川物质平衡(BN，GlacierMassBalance)与冰储量变化。并基于台站与格点气象资料，解析UIB各子流域气象要素(气温、降水与湿润指数(IDW，Dry-WetIndex)）的时空变化特征对冰川变化的影响，主要研究成果如下: (1)2015s前后，UIB流域拥有1046.2±157.6Gt冰储量，82.1％的冰储量聚集在喀喇昆仑高海拔子流域。基于GPR实测冰川厚度校验GlabTop2的参数化方案（τ=120kPa，f=0.8），模拟得到UIB流域的平均冰厚与最大冰厚分别为74.5m与736.0m，喀喇昆仑的平均冰厚(86.2m)高于西喜马拉雅(54.5m)与兴都库什(45.5m)，冰储量聚集分布在Hunza（167.2±25.3Gt）、Shigar(200.7±30.3Gt)与Shyok(490.9±84.3Gt)子流域。UIB流域1046.2±157.6Gt的冰储量相当于13.3倍的出山口年均总径流量，Shyok的冰储量相当于43.3倍的年均总径流量，UIB依赖中游的冰川融水，而河源区与下游的冰储量匮乏。 (2)“KarakoramAnomaly”发生具有显著的时空差异性，就空间变化来讲，1973-2018年，冰储量增加(+0.26Gtyr-1)只见于喀喇昆仑，就时间变化来讲，2000s以前冰储量增加发生在喀喇昆仑东部，2000s以后发生在喀喇昆仑西部。从ΔA角度来看，近40年来UIB流域的ΔA为-0.42％yr-1，2000s以后全面萎缩(-0.92％yr-1)。UIB各子流域的冰川ΔA高低有别，喀喇昆仑普遍缓于兴都库什与西喜马拉雅，因其聚集了大量趋于稳定的大型冰川，5000m以下中小型冰川长时间尺度的末端退缩与短时间尺度的间歇性跃动并存。ΔA仅能证明喀喇昆仑的冰川处于微弱萎缩状态，但还并未出现正变化。从冰储量变化角度来分析，1973-2000年Shigar与Shyok(+0.12±0.09和+1.41±0.03Gtyr-1)冰储量增加，Hunza子流域的冰储量减少（-0.67±0.04Gtyr-1）。2000-2018年，UIB的冰储量普遍减少，仅有靠近帕米尔的Hunza子流域冰储量增加（+0.22±0.04Gtyr-1），Shigar与Shyok出现冰量损耗态(-0.09&-0.79Gtyr-1)。喀喇昆仑山系的冰储量变化异于兴都库什与西喜马拉雅，“KarakoramAnomaly”现象一直存在，体现在dh增厚导致的冰储量增加上(+0.26Gtyr-1)，而且皆出现在喀喇昆仑山系，只是发生范围由2000s以前的喀喇昆仑东部转移至2000s以后的喀喇昆仑西部。UIB全流域的冰储量呈损耗微弱(-0.91Gtyr-1)，远远低于青藏高原(TP，TibetanPlateau)的平均态（-15.6±10.1Gtyr-1）。 (3)“KarakoramAnomaly”极大程度取决于年均气温的下降，年均降水须达到一定的量级才能保证冰川物质积累，较高的IDW值有助于冰川的物质保存。近40年，喀喇昆仑Shigar与Shyok子流域的冰储量增加得益于年均气温下降与降水稳定的配合，较高的IDW有助于冰川物质保存。2000年以后，气温反弹，UIB各子流域的冰储量普遍减少，唯有Hunza冰储量增加，得益于降水量级相对稳定，IDW上升同时削弱了气温反弹的影响。
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